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JP7809502B2 - Positioning system and positioning method - Google Patents
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JP7809502B2 - Positioning system and positioning method - Google Patents

Positioning system and positioning method

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JP7809502B2 JP2021199239A JP2021199239A JP7809502B2 JP 7809502 B2 JP7809502 B2 JP 7809502B2 JP 2021199239 A JP2021199239 A JP 2021199239A JP 2021199239 A JP2021199239 A JP 2021199239A JP 7809502 B2 JP7809502 B2 JP 7809502B2
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

本発明は、水中の対象物の測位を行うための技術に関する。 The present invention relates to technology for measuring the position of underwater objects.

港湾工事における水中作業時の基準点が陸上や既設構造物上にある場合は、水中スタッフなどを用いて潜水士と陸上測量員が連携してその基準点の位置から水中作業での新点を求める方法が知られている。ただし、水中スタッフを陸上から測量員が視準するが、水深が深くなると、潜水士が水中スタッフを垂直に保持するのは潮流などの影響で困難な場合があり測量値に大きな誤差が発生する恐れがある。また、作業エリアが沖合数キロにある場合は、新点を光波もしくはGNSSなどで求める陸上基準点からの絶対座標によるものと、海上からの音響測位装置などの相対座標を合わせて算出する方法が知られている。ただし、音響測位装置は測量船などに艤装して相対測位を行うが、正確に同期の取れた船の動揺や位置の補正には高価な検出器が必要で、それぞれの機器を取り付けるために剛性のとれた金具を製作し、測量船などに設置するので、測量船に使用する船舶が小さいとこれらの金具および装置類は他の作業に支障をきたしたり、船舶の動揺の周期が短くなり、より高精度の姿勢補正装置が必要となったりする。 When the reference point for underwater work in port construction is on land or an existing structure, a known method is for divers and land-based surveyors to work together using an underwater staff to determine the new point for underwater work from the position of that reference point. However, while the underwater staff is sighted by the surveyor from land, as the water depth increases, it can be difficult for the diver to hold the underwater staff vertically due to factors such as tidal currents, which can result in large errors in the survey values. Furthermore, when the work area is several kilometers offshore, a known method is to calculate the new point using absolute coordinates from a land-based reference point determined using optical waves or GNSS, etc., and relative coordinates from an acoustic positioning device or other device on the sea. However, while acoustic positioning devices are installed on survey vessels and used to perform relative positioning, expensive detectors are required to accurately synchronize and correct the vessel's motion and position, and rigid metal fittings must be manufactured and installed on the survey vessel, etc., so if the vessel used for the survey is small, these fittings and devices can interfere with other work, and the vessel's motion cycle can become short, necessitating a more accurate attitude correction device.

例えば特許文献1に記載された水中測位システムにおいては、水中に存在する物体(測位対象物)に設けられ、音響信号を発するピンガーと、ピンガーからの音響信号を受信可能な、少なくとも3個のハイドロフォンとを備え、異なるハイドロフォンにより受信した音響信号の到達時間差を算出することにより、測位対象物の位置を特定している。 For example, the underwater positioning system described in Patent Document 1 includes a pinger that is attached to an underwater object (object to be positioned) and emits an acoustic signal, and at least three hydrophones that can receive the acoustic signal from the pinger. The position of the object to be positioned is determined by calculating the difference in arrival time between the acoustic signals received by the different hydrophones.

特許第968827号公報Patent No. 968827

本発明は、水中の所定の位置を所望する際に簡便に測定可能な仕組みを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a mechanism that allows for easy measurement of a desired position underwater.

上記課題を解決するため、本発明は、水中で基準点音響信号を発信する基準点音響送波装置と、水中で位置音響信号を発信する位置音響送波装置と、水中で前記基準点音響信号と前記位置音響信号を受信する音響受波装置とを備え、前記基準点音響送波装置は、第1原子時計と、水中の既知の位置に配置され、前記第1原子時計によって計測される時刻に基づき、所定の基準点基準時刻に基準点音響信号を発信する基準点発信部を備え、前記位置音響送波装置は、前記第1原子時計と同期した第2原子時計と、水中において、前記第2原子時計によって計測される時刻に基づき、所定の位置基準時刻に位置音響信号を発信する位置発信部を備え、前記音響受波装置は、前記第1原子時計及び前記第2原子時計と同期した第3原子時計と、前記基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信する基準点受信部と、前記位置発信部から発信された位置音響信号を受信する、前記基準点受信部との位置関係が既知である位置受信部を備え、前記第3原子時計によって計測される時刻に基づき、前記基準点発信部が基準点音響信号を発信した基準点基準時刻から、前記基準点受信部が前記基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信した時刻までの時間を計算し、当該時間と、前記基準点発信部の各々の既知の位置とを用いて、前記基準点受信部の位置を計算する第1計算部と、前記第3原子時計によって計測される時刻に基づき、前記位置発信部が位置音響信号を発信した位置基準時刻から、前記位置受信部が前記位置発信部から発信された位置音響信号を受信した時刻までの時間を計算し、当該時間と、前記第1計算部が前記基準点受信部の位置に基づき計算した前記位置受信部の各々の位置とを用いて、前記位置発信部の位置を計算する第2計算部とを備え、前記基準点受信部、前記第3原子時計、前記位置受信部、前記第1計算部及び前記第2計算部が1の船舶に設けられており、前記基準点音響送波装置は、水中に固定された固定物に取り付けられていることを特徴とする測位システムを提供する。 In order to solve the above problem, the present invention provides a reference point acoustic wave transmitting device that transmits a reference point acoustic signal underwater, a position acoustic wave transmitting device that transmits a position acoustic signal underwater, and an acoustic wave receiving device that receives the reference point acoustic signal and the position acoustic signal underwater, wherein the reference point acoustic wave transmitting device comprises a first atomic clock and a reference point transmitting unit that is placed at a known position underwater and transmits a reference point acoustic signal at a predetermined reference point time based on the time measured by the first atomic clock, and the position acoustic wave transmitting device comprises a second atomic clock synchronized with the first atomic clock and a position transmitting unit that transmits a position acoustic signal underwater at a predetermined position reference time based on the time measured by the second atomic clock, and the acoustic wave receiving device comprises a third atomic clock synchronized with the first and second atomic clocks, a reference point receiving unit that receives the reference point acoustic signal transmitted from the reference point transmitting unit, and a position receiving unit that receives the position acoustic signal transmitted from the position transmitting unit and has a known positional relationship with the reference point receiving unit, and a first calculation unit that calculates the time from the reference point reference time at which the reference point transmitter transmitted a reference point acoustic signal to the time at which the reference point receiver receives the reference point acoustic signal transmitted from the reference point transmitter, based on the time measured by the third atomic clock, and calculates the position of the reference point receiver using this time and the known positions of each of the reference point transmitters; and a second calculation unit that calculates the time from the position reference time at which the position transmitter transmitted a position acoustic signal to the time at which the position receiver receives the position acoustic signal transmitted from the position transmitter, based on the time measured by the third atomic clock, and calculates the position of the position transmitter using this time and the positions of each of the position receivers calculated by the first calculation unit based on the positions of the reference point receivers, wherein the reference point receiver, the third atomic clock, the position receiver, the first calculation unit, and the second calculation unit are provided on a ship, and the reference point acoustic transmitting device is attached to a fixed object fixed underwater .

前記位置受信部は、少なくとも3箇所以上に設けられていてもよい。 The location receiving units may be provided in at least three locations.

前記基準点受信部及び前記位置受信部は、同一の受信部であってもよい。 The reference point receiving unit and the position receiving unit may be the same receiving unit.

前記基準点音響信号及び前記位置音響信号は同時に発信されてもよい。 The reference point acoustic signal and the position acoustic signal may be transmitted simultaneously.

前記音響受波装置は、船舶、水中作業機、又は、水中に据え付ける構造物に取り付けられていてもよい。 The acoustic receiving device may be attached to a vessel, underwater work vehicle, or a structure installed underwater.

上記課題を解決するため、本発明は、水中で基準点音響信号を発信する基準点音響送波装置と、水中で位置音響信号を発信する位置音響送波装置と、水中で前記基準点音響信号と前記位置音響信号を受信する音響受波装置とが行う測位方法であって、前記基準点音響送波装置において、水中の既知の位置に配置された基準点発信部が、第1原子時計によって計測される時刻に基づき、所定の基準点基準時刻に基準点音響信号を発信するステップと、前記音響受波装置において、水中の基準点受信部が、前記基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信するステップと、前記位置音響送波装置において、水中の位置発信部が、前記第1原子時計と同期した第2原子時計によって計測される時刻に基づき、所定の位置基準時刻に位置音響信号を発信するステップと、前記音響受波装置において、水中の位置受信部が、前記位置発信部から発信された位置音響信号を受信するステップと、前記音響受波装置において、第1計算部が、前記第1原子時計及び前記第2原子時計と同期した第3原子時計によって計測される時刻に基づき、前記基準点発信部が基準点音響信号を発信した基準点基準時刻から、前記基準点受信部が前記基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信した時刻までの時間を計算し、当該時間と、前記基準点発信部の各々の既知の位置とを用いて、前記基準点受信部の位置を計算するステップと、前記音響受波装置において、第2計算部が、前記第3原子時計によって計測される時刻に基づき、前記位置発信部が位置音響信号を発信した位置基準時刻から、前記位置受信部が前記位置発信部から発信された位置音響信号を受信した時刻までの時間を計算し、当該時間と、計算された前記基準点受信部の位置に基づき計算された前記位置受信部の各々の位置とを用いて、前記位置発信部の位置を計算するステップとを備え、前記基準点受信部、前記第3原子時計、前記位置受信部、前記第1計算部及び前記第2計算部が1の船舶に設けられており、前記基準点音響送波装置は、水中に固定された固定物に取り付けられていることを特徴とする測位方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a positioning method performed by a reference point acoustic transmitting device that transmits a reference point acoustic signal underwater, a position acoustic transmitting device that transmits a position acoustic signal underwater, and an acoustic receiving device that receives the reference point acoustic signal and the position acoustic signal underwater, the method comprising the steps of: in the reference point acoustic transmitting device, a reference point transmitting unit arranged at a known position underwater transmits a reference point acoustic signal at a predetermined reference point reference time based on a time measured by a first atomic clock; in the acoustic receiving device, an underwater reference point receiving unit receives the reference point acoustic signal transmitted from the reference point transmitting unit; in the position acoustic transmitting device, an underwater position transmitting unit transmits a position acoustic signal at a predetermined position reference time based on a time measured by a second atomic clock synchronized with the first atomic clock; in the acoustic receiving device, an underwater position receiving unit receives the position acoustic signal transmitted from the position transmitting unit; The present invention provides a positioning method comprising the steps of: calculating, based on the time measured by a clock, the time from the reference point reference time at which the reference point transmitter transmitted a reference point acoustic signal to the time at which the reference point receiver receives the reference point acoustic signal transmitted from the reference point transmitter; and calculating the position of the reference point receiver using this time and the known positions of each of the reference point transmitters; and in the acoustic receiving device, a second calculation unit, based on the time measured by the third atomic clock, calculating the time from the position reference time at which the position transmitter transmitted a position acoustic signal to the time at which the position receiver receives the position acoustic signal transmitted from the position transmitter; and calculating the position of the position transmitter using this time and the positions of each of the position receivers calculated based on the calculated positions of the reference point receivers; wherein the reference point receiver, the third atomic clock, the position receiver, the first calculation unit, and the second calculation unit are provided on a ship, and the reference point acoustic transmitting device is attached to a fixed object fixed underwater .

基準点音響送波装置において、水中の未知の位置に配置された基準点発信部である未知基準点発信部が、第1原子時計によって計測される時刻に基づき、所定の基準点基準時刻に基準点音響信号を発信するステップと、前記音響受波装置において、水中の基準点受信部が、前記未知基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信するステップと、前記音響受波装置において、第1計算部が、前記第1原子時計及び前記第2原子時計と同期した第3原子時計によって計測される時刻に基づき、前記未知基準点発信部が基準点音響信号を発信した基準点基準時刻から、前記基準点受信部が前記未知基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信した時刻までの時間を計算し、当該時間と、前記基準点発信部の各々の既知の位置とを用いて、前記未知基準点発信部の位置を計算するステップとを備えるようにしてもよい。 The reference point acoustic transmitting device may include a step in which an unknown reference point transmitter, which is a reference point transmitter located at an unknown position underwater, transmits a reference point acoustic signal at a predetermined reference point reference time based on the time measured by a first atomic clock; a step in which an underwater reference point receiver in the acoustic receiving device receives the reference point acoustic signal transmitted from the unknown reference point transmitter; and a step in which a first calculation unit in the acoustic receiving device calculates the time from the reference point reference time at which the unknown reference point transmitter transmitted the reference point acoustic signal to the time at which the reference point receiver received the reference point acoustic signal transmitted from the unknown reference point transmitter based on the time measured by a third atomic clock synchronized with the first and second atomic clocks, and calculates the position of the unknown reference point transmitter using this time and the known positions of each of the reference point transmitters.

本発明によれば、水中の所定の位置を所望するタイミングで簡便に測定可能となる。 This invention makes it possible to easily measure a specific location in water at the desired timing.

本発明の実施形態に係るシステム全体の構成の一例を示す機器配置図。1 is a device layout diagram showing an example of the overall configuration of a system according to an embodiment of the present invention. 実施形態に係る基準点音響送波装置の構成の一例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a reference point acoustic wave transmitting device according to an embodiment. 実施形態に係る位置音響送波装置の構成の一例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a positional acoustic wave transmitting device according to an embodiment. 実施形態に係る音響受波装置の構成の一例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an acoustic wave receiving device according to an embodiment. 実施形態において基準点音響送波装置を測位するときの動作を例示するフローチャート。10 is a flowchart illustrating an example of an operation when positioning a reference point acoustic wave transmitting device in an embodiment. 実施形態における基準点音響送波装置の測位結果の一例を示す表。10 is a table showing an example of a positioning result of a reference point acoustic transmitting device in the embodiment. 実施形態において位置音響送波装置を測位するときの動作を例示するフローチャート。6 is a flowchart illustrating an example of an operation when positioning an acoustic wave transmitting device in an embodiment.

[実施形態]
本発明を実施するための形態の一例について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る測位システム全体の構成の一例を示す機器配置図である。図1において、破線Sは水面を意味しており、実線Bは水底を意味している。測位システムは、例えば、船舶1において設けられた演算装置2及び水中に設置された少なくとも3以上の受信部3と、既設ケーソン等の固定物10に設けられた演算装置20、GNSS(Global Navigation Satellite System)30及び水中に設置された発信部40と、水中の対象物100に設けられた演算装置110及び発信部120とを備える。船舶1において、演算装置20及び受信部3は通信可能に接続されている。固定物10において、演算装置20、GNSS30及び発信部40は通信可能に接続されている。また、対象物100において、演算装置110及び発信部120は通信可能に接続されている。なお、図1において水面を意味する破線S及び水底を意味する実線Bを直線で表現したため、各固定物10が一列に並んでいるが、現実には固定物10が一列に並んでいなくともよい。
[Embodiment]
An example of an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an equipment layout diagram showing an example of the overall configuration of a positioning system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a dashed line S represents the water surface, and a solid line B represents the bottom of the water. The positioning system includes, for example, a computing device 2 provided on a ship 1 and at least three receiving units 3 installed underwater; a computing device 20, a GNSS (Global Navigation Satellite System) 30, and a transmitting unit 40 installed underwater, all of which are provided on a fixed object 10 such as an existing caisson; and a computing device 110 and a transmitting unit 120 provided on an underwater object 100. In the ship 1, the computing device 20 and the receiving units 3 are communicatively connected. In the fixed object 10, the computing device 20, the GNSS 30, and the transmitting unit 40 are communicatively connected. In addition, in the object 100, the computing device 110 and the transmitting unit 120 are communicatively connected. In Figure 1, the dashed line S representing the water surface and the solid line B representing the water bottom are represented as straight lines, so the fixed objects 10 appear to be lined up in a row, but in reality the fixed objects 10 do not have to be lined up in a row.

GNSS30、演算装置20及び発信部40は、対で少なくとも3箇所以上に設置されている。これらGNSS30、演算装置20及び発信部40の各対は、3か所以上の異なる絶対座標値を有する位置に設置されれば良く、設置位置として同一の固定物10の異なる位置に設置してもよいし、異なる固定物10に設置してもよい。各固定物10の高さ方向の寸法は、GNSS30による絶対座標値の取得、及び後述する原子時計の同調のため、その上部が常時、水面上に露出する程度であり、その水面上の露出部分に演算装置20及びGNSS30が設けられている。演算装置20は、コンピュータ装置であり各種演算を行う。GNSS30は、地球上空を周回する複数の衛星から発信される衛星信号を受信して測位を行う。尚、該測位の方法としてはスタティック測位、RTK-GNSS、ネットワーク型RTK-GNSSなどが用いられる。発信部40は、各固定物10の常時水面以下となる位置に設けられている。発信部40の絶対座標位置は、固定物10上に設置したGNSS30の位置とGNSS30の位置から発信部40を設置した位置までが既知であるためオフセット処理によって測位可能である。固定物10に設けられた発信部40は、水中の既知の位置に配置され、所定の時刻(以下、基準点基準時刻という)に所定の音響信号(以下、基準点音響信号という)を発信する基準点発信部として機能する。演算装置20、GNSS30及び発信部40は、本発明における基準点音響送波装置として機能する。 The GNSS 30, computing device 20, and transmitter 40 are installed in pairs at at least three locations. Each pair of GNSS 30, computing device 20, and transmitter 40 may be installed at three or more locations with different absolute coordinate values. The installation locations may be different on the same fixed object 10, or on different fixed objects 10. The height dimension of each fixed object 10 is such that its upper portion is always exposed above the water surface for the GNSS 30 to acquire absolute coordinate values and for synchronizing the atomic clock (described below). The computing device 20 and GNSS 30 are installed on this exposed portion above the water surface. The computing device 20 is a computer device that performs various calculations. The GNSS 30 receives satellite signals transmitted from multiple satellites orbiting the Earth to perform positioning. Methods of positioning include static positioning, RTK-GNSS, and network-type RTK-GNSS. The transmitter 40 is installed at a position on each fixed object 10 that is always below the water surface. The absolute coordinate position of the transmitter 40 can be determined by offset processing because the position of the GNSS 30 installed on the fixed object 10 and the distance from the position of the GNSS 30 to the position where the transmitter 40 is installed are known. The transmitter 40 installed on the fixed object 10 is placed at a known position in the water and functions as a reference point transmitter that transmits a predetermined acoustic signal (hereinafter referred to as the reference point acoustic signal) at a predetermined time (hereinafter referred to as the reference point reference time). The calculation device 20, GNSS 30, and transmitter 40 function as the reference point acoustic wave transmitting device of the present invention.

対象物100は、水中において測位の対象となる物体であり、例えば水中バックホウやAUV(Autonomous Underwater Vehicle)や水中ドローン、ROV(Remotely Operated Vehicle)、水中内への吊り荷等の、水中で何らかの作業を行う水中作業機やその作業に伴う材料、又は水中で作業をしている潜水士である。また、対象物100は、例えば吊持されたブロックなどの水中に据え付ける構造物であってもよい。また、対象物100は、船舶であってもよい。対象物100に設けられた発信部120は、水中において、所定の時刻(以下、位置基準時刻という)に所定の音響信号(以下、位置音響信号という)を発信する位置発信部として機能する。演算装置110及び発信部120は、本発明における位置音響送波装置として機能する。 The object 100 is an underwater object to be positioned, such as an underwater backhoe, AUV (Autonomous Underwater Vehicle), underwater drone, ROV (Remotely Operated Vehicle), or underwater suspended load, or an underwater work machine performing some kind of work, materials associated with that work, or a diver working underwater. The object 100 may also be a structure installed underwater, such as a suspended block. The object 100 may also be a ship. The transmitter 120 provided on the object 100 functions as a position transmitter that transmits a predetermined acoustic signal (hereinafter referred to as a position acoustic signal) underwater at a predetermined time (hereinafter referred to as a position reference time). The computing device 110 and transmitter 120 function as the position acoustic wave transmitting device of the present invention.

船舶1に設けられた少なくとも3以上の受信部3は、基準点発信部としての発信部40から発信された基準点音響信号を受信する基準点受信部として機能するとともに、位置発信部としての発信部120から発信された位置音響信号を受信する位置受信部として機能する。つまり、本実施形態において、基準点受信部及び位置受信部は、同一の受信部(受信部3)である。船舶1に設けられた演算装置2は、基準点受信部としての各受信部3が受信した基準点音響信号に基づいて、各受信部3の位置を計算する第1計算部として機能する。また、演算装置2は、位置受信部としての各受信部3が受信した位置音響信号を用いて、位置発信部としての発信部120の位置を計算する第2計算部として機能する。 At least three receivers 3 provided on the vessel 1 function as reference point receivers that receive reference point acoustic signals transmitted from transmitters 40 as reference point transmitters, and as position receivers that receive position acoustic signals transmitted from transmitters 120 as position transmitters. In other words, in this embodiment, the reference point receivers and position receivers are the same receiver (receiver 3). The calculation device 2 provided on the vessel 1 functions as a first calculation unit that calculates the position of each receiver 3 based on the reference point acoustic signals received by each receiver 3 as a reference point receiver. The calculation device 2 also functions as a second calculation unit that calculates the position of transmitter 120 as a position transmitter using the position acoustic signals received by each receiver 3 as a position receiver.

以上のように、本実施形態では、位置が既知の各基準点発信部(発信部40)からの基準点音響信号に基づいて船舶1の各基準点受信部(受信部3)の位置を計測し、受信部3の位置から船舶1の位置を特定し、この受信部3(位置受信部)が対象物100の発信部120から受信した位置音響信号に基づいて、対象物100の位置を計測する。ここで、これら各発信部40、発信部120及び各受信部3は、互いに同期した原子時計に基づいて時刻を計測するので、計測される位置の精度が高い。 As described above, in this embodiment, the position of each reference point receiving unit (receiving unit 3) on the ship 1 is measured based on the reference point acoustic signal from each reference point transmitting unit (transmitting unit 40) whose position is known, the position of the ship 1 is identified from the position of the receiving unit 3, and the position of the object 100 is measured based on the position acoustic signal received by this receiving unit 3 (position receiving unit) from the transmitting unit 120 of the object 100. Here, each of these transmitting units 40, transmitting units 120, and receiving units 3 measures time based on atomic clocks that are synchronized with each other, so the measured position is highly accurate.

図2は、演算装置20のハードウェア構成を示す図である。演算装置20は、物理的には、プロセッサ2001、メモリ2002、ストレージ2003、通信装置2004、原子時計(第1原子時計)2005及びこれらを接続するバスなどを含むコンピュータ装置として構成されている。これらの各装置は図示せぬバッテリから供給される電力によって動作する。なお、電力に関しては陸電が可能であれば陸電を用い、不可であれば、小型風力発電や太陽光発電による蓄電や発電機等を用いる。演算装置20における各機能は、プロセッサ2001、メモリ2002などのハードウェア上に所定のソフトウェア(プログラム)を読み込ませることによって、プロセッサ2001が演算を行い、通信装置2004による通信を制御したり、他の装置から送信されてきたデータを取得したり、メモリ2002及びストレージ2003におけるデータの読み出し及び書き込みの少なくとも一方を制御したりすることによって実現される。 Figure 2 is a diagram showing the hardware configuration of the computing device 20. The computing device 20 is physically configured as a computer device including a processor 2001, memory 2002, storage 2003, communication device 2004, atomic clock (first atomic clock) 2005, and a bus connecting these components. Each of these devices operates on power supplied from a battery (not shown). Regarding power, shore power is used if available, and if not, small wind power generation, solar power generation, or a generator is used. Each function of the computing device 20 is realized by loading specific software (programs) into hardware such as the processor 2001 and memory 2002, allowing the processor 2001 to perform calculations, control communications via the communication device 2004, acquire data transmitted from other devices, and control at least one of reading and writing data from and to the memory 2002 and storage 2003.

プロセッサ2001は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ2001は、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)によって構成されてもよい。 The processor 2001, for example, runs an operating system to control the entire computer. The processor 2001 may be configured as a central processing unit (CPU) that includes an interface with peripheral devices, a control unit, an arithmetic unit, registers, etc.

メモリ2002は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ROM(Read Only Memory)、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)、RAM(Random Access Memory)などの少なくとも1つによって構成されてもよい。メモリ2002は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ(主記憶装置)などと呼ばれてもよい。メモリ2002は、本実施形態に係る方法を実施するために実行可能なプログラム(プログラムコード)、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。 Memory 2002 is a computer-readable recording medium and may be composed of, for example, at least one of ROM (Read Only Memory), EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), RAM (Random Access Memory), etc. Memory 2002 may also be called a register, cache, main memory (primary storage device), etc. Memory 2002 can store executable programs (program code), software modules, etc. for implementing the method of this embodiment.

ストレージ2003は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、CD-ROM(Compact Disc ROM)などの光ディスク、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu-ray(登録商標)ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)などの少なくとも1つによって構成されてもよい。ストレージ2003は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。 Storage 2003 is a computer-readable recording medium, and may be composed of at least one of, for example, an optical disk such as a CD-ROM (Compact Disc ROM), a hard disk drive, a solid-state drive, a flexible disk, a magneto-optical disk (e.g., a compact disk, a digital versatile disk, a Blu-ray (registered trademark) disk), a smart card, or flash memory (e.g., a card, a stick, or a key drive). Storage 2003 may also be referred to as an auxiliary storage device.

通信装置2004は、コンピュータ間の通信を行うためのハードウェア(送受信デバイス)であり、GNSS30及び発信部40(基準点発信部)と通信を行う。 The communication device 2004 is hardware (transmission/reception device) for communication between computers, and communicates with the GNSS 30 and the transmitter 40 (reference point transmitter).

図3は、対象物100における演算装置110のハードウェア構成を示す図である。演算装置110は、プロセッサ1101、メモリ1102、通信装置1103及び原子時計1104(第2原子時計)から構成される。プロセッサ1101、メモリ1102、通信装置1103及び原子時計1104(第2原子時計)は、演算装置20のプロセッサ2001、メモリ2002、通信装置2004及び原子時計2005(第1原子時計)とハードウェアとしては共通である。通信装置1103は、発信部120(位置発信部)と通信を行う。これらの各装置は図示せぬバッテリ(蓄電池等)から供給される電力によって動作する。 Figure 3 is a diagram showing the hardware configuration of the arithmetic device 110 in the object 100. The arithmetic device 110 is composed of a processor 1101, memory 1102, communication device 1103, and atomic clock 1104 (second atomic clock). The processor 1101, memory 1102, communication device 1103, and atomic clock 1104 (second atomic clock) share the same hardware as the processor 2001, memory 2002, communication device 2004, and atomic clock 2005 (first atomic clock) of the arithmetic device 20. The communication device 1103 communicates with the transmitter 120 (position transmitter). Each of these devices operates on power supplied from a battery (such as a storage battery) not shown.

図4は、船舶1における演算装置2のハードウェア構成を示す図である。演算装置2は、プロセッサ201、メモリ202、ストレージ203、通信装置204及び原子時計205(第3原子時計)から構成される。プロセッサ201、メモリ202、ストレージ203、通信装置204及び原子時計205(第3原子時計)は、演算装置20のプロセッサ2001、メモリ2002、通信装置2004及び原子時計2005とハードウェアとしては共通である。通信装置204は、受信部3(基準点受信部、位置受信部)と通信を行う。これらの各装置は図示せぬバッテリ(太陽光発電等)から供給される電力によって動作する。 Figure 4 is a diagram showing the hardware configuration of the calculation device 2 in the ship 1. The calculation device 2 is composed of a processor 201, memory 202, storage 203, communication device 204, and atomic clock 205 (third atomic clock). The processor 201, memory 202, storage 203, communication device 204, and atomic clock 205 (third atomic clock) share the same hardware as the processor 2001, memory 2002, communication device 2004, and atomic clock 2005 of the calculation device 20. The communication device 204 communicates with the receiving unit 3 (reference point receiving unit, position receiving unit). Each of these devices operates on power supplied from a battery (not shown) (such as a solar power generation unit).

上記の構成において、原子時計2005(第1原子時計)、原子時計1104(第2原子時計)及び原子時計205(第3原子時計)は、日々時刻同期がされており、これにより、互いに同期した時刻を計測するようになっている。例えばこれら原子時計は、少なくとも一日一回は同期を行う。同期の時期としてはGNSS衛星間での同期に併せて実施するのが望ましい。以下に記載する実施形態及び変形例において、各原子時計は、少なくとも一日一回は気中において同期を行うものとする。 In the above configuration, atomic clock 2005 (first atomic clock), atomic clock 1104 (second atomic clock), and atomic clock 205 (third atomic clock) are synchronized daily, thereby measuring synchronized times. For example, these atomic clocks synchronize at least once a day. It is desirable to synchronize these clocks in conjunction with synchronization between GNSS satellites. In the embodiments and variations described below, each atomic clock synchronizes in the air at least once a day.

次に、実施形態の動作について説明する。図5は、発信部40(基準点発信部)の設置位置の座標測位に関する処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、後述する対象物100の測位に先立って行われる。図5において、各固定物10に設けられた演算装置20は、発信部40の設置位置とGNSS30の設置位置との相対位置関係を把握し、GNSS30に測位処理を行わせて、発信部40の設置位置とGNSS30の設置位置間をオフセット処理し、発信部40の設置位置を測定する(ステップS11)。測定された位置を示す位置情報は、各発信部40のIDとともに、例えば通信装置2004によって演算装置20に送信され記録される。 Next, the operation of this embodiment will be described. Figure 5 is a flowchart showing an example of processing related to coordinate positioning of the installation position of the transmitter 40 (reference point transmitter). This processing is performed prior to positioning of the target object 100, which will be described later. In Figure 5, the calculation device 20 provided on each fixed object 10 determines the relative positional relationship between the installation position of the transmitter 40 and the installation position of the GNSS 30, causes the GNSS 30 to perform positioning processing, performs offset processing between the installation position of the transmitter 40 and the installation position of the GNSS 30, and measures the installation position of the transmitter 40 (step S11). Position information indicating the measured position, together with the ID of each transmitter 40, is transmitted to the calculation device 20 by, for example, the communication device 2004, and recorded.

次に、上記演算装置20から音響受波装置の演算装置2に対し、基準点音響信号により各発信部40の位置情報及びIDが送信され、演算装置2によって記憶される(ステップS12)。これにより、音響受波装置は、図6に例示するように、少なくとも3つ以上の発信部40(基準点発信部)の位置情報を各発信部40のIDをとともに記憶することになる。なお、発信部のIDは、基準点音響送波装置のIDでもある。 Next, the calculation device 20 transmits the position information and ID of each transmitter 40 to the calculation device 2 of the acoustic receiving device via a reference point acoustic signal, and the position information and ID are stored by the calculation device 2 (step S12). As a result, the acoustic receiving device stores the position information of at least three transmitters 40 (reference point transmitters) along with the ID of each transmitter 40, as shown in FIG. 6. The transmitter ID is also the ID of the reference point acoustic transmitting device.

次に、図7は、対象物100(位置音響送波装置)の測位に関する処理の一例を示すフローチャートである。図7において、各固定物10に設けられた各演算装置20は原子時計2005(第1原子時計)によって計測される時刻に基づき、所定の基準点基準時刻が到来すると(ステップS101)、発信部40(基準点発信部)に対し、例えばパルス状の音響信号を発信するよう指示する。これにより、少なくとも3つ以上の発信部40から水中に対して同時に基準点音響信号が発信される(ステップS102)。このとき、各基準点音響信号の発信元である発信部40を識別可能となるように、各発信部40は例えば互いに異なる周波数の音響信号を発信する。 Next, Figure 7 is a flowchart showing an example of processing related to positioning of an object 100 (positional acoustic wave transmitting device). In Figure 7, when a predetermined reference point reference time arrives (step S101), each computing device 20 provided on each fixed object 10 instructs the transmitter 40 (reference point transmitter) to emit, for example, a pulsed acoustic signal based on the time measured by the atomic clock 2005 (first atomic clock). As a result, reference point acoustic signals are simultaneously emitted into the water from at least three or more transmitters 40 (step S102). At this time, each transmitter 40 emits an acoustic signal at, for example, a different frequency so that the transmitter 40 that is the source of each reference point acoustic signal can be identified.

一方、対象物100に設けられた演算装置110は、原子時計1104(第2原子時計)によって計測される時刻に基づき、所定の位置基準時刻が到来すると(ステップS103)、発信部120(位置発信部)に対し、例えばパルス状の音響信号を発信するよう指示する。これにより、発信部120から水中に対して位置音響信号が発信される(ステップS104)。このとき、基準点音響信号と位置音響信号とを識別可能となるように、異なる周波数の音響信号を用いる。なお、船舶1及び対象物100が移動中であっても正確な測位が可能となるように、基準点音響信号と位置音響信号の発信時刻である基準点基準時刻及び位置基準時刻が同一時刻であることが望ましい。 Meanwhile, when a predetermined position reference time arrives based on the time measured by the atomic clock 1104 (second atomic clock) (step S103), the computing device 110 provided on the object 100 instructs the transmitter 120 (position transmitter) to emit, for example, a pulsed acoustic signal. This causes the transmitter 120 to emit a position acoustic signal into the water (step S104). At this time, acoustic signals of different frequencies are used so that the reference point acoustic signal and the position acoustic signal can be distinguished. Note that it is desirable that the reference point reference time and the position reference time, which are the times at which the reference point acoustic signal and the position acoustic signal are emitted, are the same time so that accurate positioning is possible even when the ship 1 and object 100 are moving.

船舶1に設けられた各受信部3は、水中において、各発信部40から発信された基準点音響信号を受信するとともに、発信部120から発信された位置音響信号を受信する。
そして、演算装置2は、原子時計205(第3原子時計)によって計測される時刻に基づき、上述した所定の基準点基準時刻から、各発信部40から発信された基準点音響信号を各受信部3が受信した時刻までの電波伝播時間(時間差)を計算する。そして、演算装置2は、計算した上記時間差と、発信部40の各々の既知の位置(図6)と、水中での音波速度とを用いて、各受信部3の絶対位置を計算する(ステップS105)。
Each receiving unit 3 provided on the vessel 1 receives the reference point acoustic signal transmitted from each transmitting unit 40 underwater, and also receives the position acoustic signal transmitted from the transmitting unit 120 .
Then, based on the time measured by the atomic clock 205 (third atomic clock), the calculation device 2 calculates the radio wave propagation time (time difference) from the predetermined reference point reference time described above to the time when each receiving unit 3 receives the reference point acoustic signal transmitted from each transmitting unit 40. Then, the calculation device 2 calculates the absolute position of each receiving unit 3 using the calculated time difference, the known positions of each transmitting unit 40 ( FIG. 6 ), and the speed of sound waves in water (step S105).

各発信部40と各受信部3との間の距離はそれぞれ異なっているため、各発信部40から基準点音響信号が発信された基準点基準時刻と、各受信部3が各基準点音響信号を受信した受信時刻との差(時間差)は、それぞれ異なる。このため、演算装置2は、3つ以上の各発信部40の絶対座標位置と、各発信部40に対応する上記時間差と、水中での音波速度との関係から、各受信部3の位置(絶対位置)を算出することができる。 Because the distance between each transmitter 40 and each receiver 3 is different, the difference (time difference) between the reference point reference time at which the reference point acoustic signal is transmitted from each transmitter 40 and the reception time at which each receiver 3 receives the reference point acoustic signal is different. Therefore, the calculation device 2 can calculate the position (absolute position) of each receiver 3 from the relationship between the absolute coordinate positions of three or more transmitters 40, the time difference corresponding to each transmitter 40, and the speed of sound waves in water.

次に、演算装置2は、原子時計205(第3原子時計)によって計測される時刻に基づき、上述した所定の位置基準時刻から、発信部120から発信された位置音響信号を各受信部3が受信した時刻までの電波伝播時間(時間差)を計算する。演算装置2は、計算した上記時間差と、ステップS105にて計算した受信部3の各々の位置と、水中での音波速度とを用いて、発信部120の絶対位置を計算する(ステップS106)。つまり、発信部120と各受信部3との間の距離はそれぞれ異なっているため、発信部120から位置音響信号が発信された位置基準時刻と、各受信部3が各位置音響信号を受信した受信時刻との差(時間差)は、それぞれ異なる。このため、演算装置2は、3つ以上の各受信部3の絶対座標位置と、各受信部3に対応する上記時間差と、水中での音波速度との関係から、発信部120の位置(つまり対象物100の位置)を算出することができるので、発信部120(位置発信部)からの位置音響信号が1箇所からであってもかまわない。 Next, the calculation device 2 calculates the radio wave propagation time (time difference) from the above-mentioned predetermined position reference time to the time when each receiving unit 3 receives the positional acoustic signal transmitted from the transmitting unit 120, based on the time measured by the atomic clock 205 (third atomic clock). The calculation device 2 calculates the absolute position of the transmitting unit 120 using the calculated time difference, the positions of each receiving unit 3 calculated in step S105, and the speed of sound waves in water (step S106). In other words, because the distances between the transmitting unit 120 and each receiving unit 3 are different, the difference (time difference) between the positional reference time when the positional acoustic signal was transmitted from the transmitting unit 120 and the reception time when each receiving unit 3 received each positional acoustic signal is different. Therefore, the calculation device 2 can calculate the position of the transmitter 120 (i.e., the position of the target object 100) from the relationship between the absolute coordinate positions of each of the three or more receivers 3, the time difference corresponding to each receiver 3, and the speed of sound waves in water, so it does not matter if the position acoustic signal from the transmitter 120 (position transmitter) is from a single location.

上述した実施形態によれば、各発信部40の絶対座標位置を予め測位しておくと、それ以降はその位置は既知であるので、船舶1において所望するタイミングにおいて簡便な処理で対象物100の水中での位置を算出することが可能となる。 In the above-described embodiment, if the absolute coordinate position of each transmitter 40 is measured in advance, its position will be known thereafter, making it possible to calculate the underwater position of the object 100 at the desired timing on the vessel 1 using simple processing.

[変形例]
上述した実施形態を以下のように変形してもよい。また、以下の2つ以上の変形例を組み合わせて実施してもよい。
[Modification]
The above-described embodiment may be modified as follows: In addition, two or more of the following modifications may be combined and implemented.

基準点受信部及び位置受信部は同一の受信部であることが望ましいが、必ずしも同一である必要はない。基準点受信部及び位置受信部の相対的な位置関係が既知であれば、基準点受信部の位置から位置受信部の位置を計算することが可能となる。 It is desirable that the reference point receiving unit and the position receiving unit are the same receiving unit, but they do not necessarily have to be the same. If the relative positional relationship between the reference point receiving unit and the position receiving unit is known, it is possible to calculate the position of the position receiving unit from the position of the reference point receiving unit.

また、本実施形態では一つの対象物100を用いて説明したが、異なる周波数の位置音響信号を用い、各音響信号と対象物100との関係が事前に演算装置2によって記憶されていれば、複数の対象物100を対象に対象物100の位置を算出することができる。 In addition, although this embodiment has been described using one object 100, if positional acoustic signals of different frequencies are used and the relationship between each acoustic signal and the object 100 is stored in advance by the computing device 2, the position of multiple objects 100 can be calculated.

また、本実施形態では、音響受波装置が船舶に取り付けられている例で説明したが、この例に限らず、音響受波装置は、水中作業機、又は、水中に据え付ける構造物に取り付けられていてもよい。 Furthermore, in this embodiment, an example has been described in which the acoustic receiving device is attached to a ship, but this is not limiting, and the acoustic receiving device may also be attached to an underwater work machine or a structure installed underwater.

上述した実施形態において、各基準点音響送波装置の発信部40(基準点発信部)の位置はGNSS等の測位により既知であるという前提で説明した。ここで、例えば新たな基準点音響送波装置が設置されるような場合において、その基準点音響送波装置の発信部40(基準点発信部)の位置を、GNSS等ではなく、次のようにして測位することも可能である。新たに設置された基準点音響送波装置において、水中の未知の位置に配置された発信部40(基準点発信部、以下、未知基準点発信部と呼ぶ)が、原子時計2005(第1原子時計)によって計測される時刻に基づき、所定の基準点基準時刻に基準点音響信号を発信する。一方、音響受波装置において、受信部3(基準点受信部)が、未知基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信する。そして、音響受波装置において、演算装置2(第1計算部)が、原子時計205(第3原子時計)によって計測される時刻に基づき、未知基準点発信部が基準点音響信号を発信した基準点基準時刻から、受信部3(基準点受信部)が未知基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信した時刻までの時間を計算し、その時間と、既設の基準点音響送波装置における各発信部40(基準点発信部)の各々の既知の位置とを用いて、未知基準点発信部の位置を計算する。これにより、基準点音響送波装置において位置が未知の発信部40(基準点発信部)の位置を特定することが可能となる。また、このような位置特定の方法を、既設の基準点音響送波装置の発信部40(基準点発信部)の位置を校正する目的で利用することもできる。 In the above-described embodiment, the explanation was based on the assumption that the position of the transmitter 40 (reference point transmitter) of each reference point acoustic transmitting device is known through positioning by GNSS or the like. Here, for example, when a new reference point acoustic transmitting device is installed, the position of the transmitter 40 (reference point transmitter) of that reference point acoustic transmitting device can also be determined as follows, rather than using GNSS or the like. In the newly installed reference point acoustic transmitting device, the transmitter 40 (reference point transmitter, hereinafter referred to as the unknown reference point transmitter) located at an unknown position underwater transmits a reference point acoustic signal at a predetermined reference point reference time based on the time measured by atomic clock 2005 (first atomic clock). Meanwhile, in the acoustic receiving device, the receiver 3 (reference point receiver) receives the reference point acoustic signal transmitted from the unknown reference point transmitter. Then, in the acoustic receiving device, the calculation unit 2 (first calculation unit) calculates the time from the reference point reference time at which the unknown reference point transmitter transmits a reference point acoustic signal to the time at which the receiver 3 (reference point receiver) receives the reference point acoustic signal from the unknown reference point transmitter, based on the time measured by the atomic clock 205 (third atomic clock). The position of the unknown reference point transmitter is calculated using this time and the known positions of each transmitter 40 (reference point transmitter) in the existing reference point acoustic transmitting device. This makes it possible to identify the position of a transmitter 40 (reference point transmitter) whose position is unknown in the reference point acoustic transmitting device. This position identification method can also be used to calibrate the position of a transmitter 40 (reference point transmitter) in an existing reference point acoustic transmitting device.

1:船舶、2:演算装置、3:受信部、10:固定物、20:演算装置、30:GNSS、40:受信部、100:対象物、110:演算装置、120:発信部。 1: Ship, 2: Calculation unit, 3: Receiving unit, 10: Fixed object, 20: Calculation unit, 30: GNSS, 40: Receiving unit, 100: Object, 110: Calculation unit, 120: Transmitting unit.

Claims (7)

水中で基準点音響信号を発信する基準点音響送波装置と、
水中で位置音響信号を発信する位置音響送波装置と、
水中で前記基準点音響信号と前記位置音響信号を受信する音響受波装置と、
を備え、
前記基準点音響送波装置は、
第1原子時計と、
水中の既知の位置に配置され、前記第1原子時計によって計測される時刻に基づき、所定の基準点基準時刻に基準点音響信号を発信する基準点発信部と、
を備え、
前記位置音響送波装置は、
前記第1原子時計と同期した第2原子時計と、
水中において、前記第2原子時計によって計測される時刻に基づき、所定の位置基準時刻に位置音響信号を発信する位置発信部を備え、
前記音響受波装置は、
前記第1原子時計及び前記第2原子時計と同期した第3原子時計と、
前記基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信する基準点受信部と、
前記位置発信部から発信された位置音響信号を受信する、前記基準点受信部との位置関係が既知である位置受信部を備え、
前記第3原子時計によって計測される時刻に基づき、前記基準点発信部が基準点音響信号を発信した基準点基準時刻から、前記基準点受信部が前記基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信した時刻までの時間を計算し、当該時間と、前記基準点発信部の各々の既知の位置とを用いて、前記基準点受信部の位置を計算する第1計算部と、
前記第3原子時計によって計測される時刻に基づき、前記位置発信部が位置音響信号を発信した位置基準時刻から、前記位置受信部が前記位置発信部から発信された位置音響信号を受信した時刻までの時間を計算し、当該時間と、前記第1計算部が前記基準点受信部の位置に基づき計算した前記位置受信部の各々の位置とを用いて、前記位置発信部の位置を計算する第2計算部とを備え、
前記基準点受信部、前記第3原子時計、前記位置受信部、前記第1計算部及び前記第2計算部が1の船舶に設けられており、
前記基準点音響送波装置は、水中に固定された固定物に取り付けられている
ことを特徴とする測位システム。
a reference point acoustic wave transmitting device that transmits a reference point acoustic signal underwater;
a positional acoustic wave transmitting device that transmits a positional acoustic signal underwater;
an acoustic wave receiving device that receives the reference point acoustic signal and the position acoustic signal underwater;
Equipped with
The reference point acoustic wave transmitting device is
a first atomic clock;
a reference point transmitter that is disposed at a known position underwater and that transmits a reference point acoustic signal at a predetermined reference point time based on the time measured by the first atomic clock;
Equipped with
The position acoustic wave transmitting device is
a second atomic clock synchronized with the first atomic clock;
a position transmitting unit that transmits a position acoustic signal underwater at a predetermined position reference time based on the time measured by the second atomic clock;
The acoustic wave receiving device is
a third atomic clock synchronized with the first atomic clock and the second atomic clock;
a reference point receiving unit that receives a reference point acoustic signal transmitted from the reference point transmitting unit;
a position receiving unit that receives the position acoustic signal transmitted from the position transmitting unit and has a known positional relationship with the reference point receiving unit;
a first calculation unit that calculates the time from the reference point reference time at which the reference point transmitter transmits the reference point acoustic signal to the time at which the reference point receiver receives the reference point acoustic signal based on the time measured by the third atomic clock, and calculates the position of the reference point receiver using the calculated time and the known positions of each of the reference point transmitters;
a second calculation unit that calculates, based on the time measured by the third atomic clock, a time from a position reference time at which the position transmitter transmits a positional acoustic signal to a time at which the position receiver receives the positional acoustic signal transmitted from the position transmitter, and calculates a position of the position transmitter using the calculated time and the positions of the position receivers calculated by the first calculation unit based on the positions of the reference point receivers;
the reference point receiving unit, the third atomic clock, the position receiving unit, the first calculation unit, and the second calculation unit are provided on one ship,
A positioning system characterized in that the reference point acoustic transmitting device is attached to a fixed object fixed in water.
前記位置受信部は、少なくとも3箇所以上に設けられている
ことを特徴とする請求項1記載の測位システム。
The positioning system according to claim 1 , wherein the position receiving units are provided in at least three locations.
前記基準点受信部及び前記位置受信部は、同一の受信部である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の測位システム。
The positioning system according to claim 1 or 2, wherein the reference point receiving unit and the position receiving unit are the same receiving unit.
前記基準点音響信号及び前記位置音響信号は同時に発信される
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の測位システム。
4. The positioning system according to claim 1, wherein the reference point acoustic signal and the position acoustic signal are transmitted simultaneously.
前記位置音響送波装置は、船舶、潜水士、水中作業機、又は、水中に据え付ける構造物に取り付けられている
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の測位システム。
5. The positioning system according to claim 1, wherein the position acoustic wave transmitting device is attached to a ship, a diver, an underwater work machine, or a structure installed underwater.
水中で基準点音響信号を発信する基準点音響送波装置と、水中で位置音響信号を発信する位置音響送波装置と、水中で前記基準点音響信号と前記位置音響信号を受信する音響受波装置とが行う測位方法であって、
前記基準点音響送波装置において、水中の既知の位置に配置された基準点発信部が、第1原子時計によって計測される時刻に基づき、所定の基準点基準時刻に基準点音響信号を発信するステップと、
前記音響受波装置において、水中の基準点受信部が、前記基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信するステップと、
前記位置音響送波装置において、水中の位置発信部が、前記第1原子時計と同期した第2原子時計によって計測される時刻に基づき、所定の位置基準時刻に位置音響信号を発信するステップと、
前記音響受波装置において、水中の位置受信部が、前記位置発信部から発信された位置音響信号を受信するステップと、
前記音響受波装置において、第1計算部が、前記第1原子時計及び前記第2原子時計と同期した第3原子時計によって計測される時刻に基づき、前記基準点発信部が基準点音響信号を発信した基準点基準時刻から、前記基準点受信部が前記基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信した時刻までの時間を計算し、当該時間と、前記基準点発信部の各々の既知の位置とを用いて、前記基準点受信部の位置を計算するステップと、
前記音響受波装置において、第2計算部が、前記第3原子時計によって計測される時刻に基づき、前記位置発信部が位置音響信号を発信した位置基準時刻から、前記位置受信部が前記位置発信部から発信された位置音響信号を受信した時刻までの時間を計算し、当該時間と、計算された前記基準点受信部の位置に基づき計算された前記位置受信部の各々の位置とを用いて、前記位置発信部の位置を計算するステップと
を備え、
前記基準点受信部、前記第3原子時計、前記位置受信部、前記第1計算部及び前記第2計算部が1の船舶に設けられており、
前記基準点音響送波装置は、水中に固定された固定物に取り付けられている
ことを特徴とする測位方法。
A positioning method performed by a reference point acoustic wave transmitting device that transmits a reference point acoustic signal underwater, a position acoustic wave transmitting device that transmits a position acoustic signal underwater, and an acoustic wave receiving device that receives the reference point acoustic signal and the position acoustic signal underwater,
In the reference point acoustic wave transmitting device, a reference point transmitter arranged at a known position in water transmits a reference point acoustic signal at a predetermined reference point time based on the time measured by a first atomic clock;
In the acoustic wave receiving device, an underwater reference point receiving unit receives the reference point acoustic signal transmitted from the reference point transmitting unit;
In the position acoustic wave transmitting device, an underwater position transmitting unit transmits a position acoustic signal at a predetermined position reference time based on a time measured by a second atomic clock synchronized with the first atomic clock;
In the acoustic wave receiving device, an underwater position receiving unit receives the position acoustic signal transmitted from the position transmitting unit;
In the acoustic wave receiving device, a first calculation unit calculates the time from the reference point reference time at which the reference point transmitter transmits a reference point acoustic signal to the time at which the reference point receiver receives the reference point acoustic signal based on the time measured by the first atomic clock and a third atomic clock synchronized with the second atomic clock, and calculates the position of the reference point receiver using the time and the known positions of each of the reference point transmitters;
a step in which, in the acoustic wave receiving device, a second calculation unit calculates, based on the time measured by the third atomic clock, a time from a position reference time at which the position transmitting unit transmits a position acoustic signal to a time at which the position receiving unit receives the position acoustic signal transmitted from the position transmitting unit, and calculates a position of the position transmitting unit using the time and the position of each of the position receiving units calculated based on the calculated positions of the reference point receiving units;
the reference point receiving unit, the third atomic clock, the position receiving unit, the first calculation unit, and the second calculation unit are provided on one ship,
A positioning method, characterized in that the reference point acoustic wave transmitting device is attached to a fixed object fixed in water.
基準点音響送波装置において、水中の未知の位置に配置された基準点発信部である未知基準点発信部が、第1原子時計によって計測される時刻に基づき、所定の基準点基準時刻に基準点音響信号を発信するステップと、
前記音響受波装置において、水中の基準点受信部が、前記未知基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信するステップと、
前記音響受波装置において、第1計算部が、前記第1原子時計及び前記第2原子時計と同期した第3原子時計によって計測される時刻に基づき、前記未知基準点発信部が基準点音響信号を発信した基準点基準時刻から、前記基準点受信部が前記未知基準点発信部から発信された基準点音響信号を受信した時刻までの時間を計算し、当該時間と、前記基準点発信部の各々の既知の位置とを用いて、前記未知基準点発信部の位置を計算するステップと
を備えることを特徴とする請求項6記載の測位方法。
In the reference point acoustic wave transmitting device, an unknown reference point transmitter, which is a reference point transmitter arranged at an unknown position underwater, transmits a reference point acoustic signal at a predetermined reference point time based on the time measured by the first atomic clock;
In the acoustic wave receiving device, an underwater reference point receiving unit receives the reference point acoustic signal transmitted from the unknown reference point transmitting unit;
The positioning method according to claim 6, characterized in that in the acoustic receiving device, a first calculation unit calculates the time from the reference point reference time at which the unknown reference point transmitter transmits a reference point acoustic signal to the time at which the reference point receiver receives the reference point acoustic signal transmitted from the unknown reference point transmitter, based on the time measured by a third atomic clock synchronized with the first atomic clock and the second atomic clock, and calculates the position of the unknown reference point transmitter using this time and the known positions of each of the reference point transmitters.
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